konsepsi mahasiswa mengenai rambatan dan kecepatan cahaya

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 16 Mei 2009
KONSEPSI MAHASISWA MENGENAI RAMBATAN DAN
KECEPATAN CAHAYA
Rodemtus R.Bintoro, Jaclyn J. Hambaora, Patrycya Radzumawarni, Marmi Sudarmi,
Ferdy S.Rondonuwu
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Abstrak
Pada jaman Yunani, pengertian manusia mengenai cahaya dan proses melihat telah
diperbincangkan. Salah satu teori yang dikemukakan orang pada jaman itu adalah
tentang proses melihat yaitu untuk melihat sesuatu, ada cahaya yang keluar dari mata
menuju benda tersebut yang terkenal dengan ”teori sungut” Mereka menyamakan
dengan tangan kita yang harus mendatangi benda yang akan kita pegang, maka cahaya
itu juga mendatangi benda yang akan dilihat. Menarik untuk mengetahui apakah masih
ditemukan pemikiran tersebut pada jaman sekarang? Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui konsepsi siswa mengenai jalannya cahaya ketika melihat benda, rambatan
cahaya, dan kecepatan cahaya. Penelitian ini dilakukan pada mahasiswa tingkat awal
program studi Pendidikan Fisika dan Pendidikan Matematika. Soal tes diagnostik
dalam bentuk pilihan ganda diberikan kepada sampel. Kemudian jawaban siswa
dianalisis secara deskriptif kualitatif. Dari hasil penelitian ditemukan bahwa: Dalam
proses melhat, mata mengeluarkan cahaya dan bukannya menerima cahaya. Merambat
tidaknya cahaya tergantung pada lingkungan, dan intensitas sumber cahaya dan bukan
tergantung pada medium yang dilaluinya. Pada siang hari cahaya merambat lebih dekat
daripada malam hari. Kecepatan rambat cahaya dianggap sebanding dengan intensitas
sumber cahaya, panjang gelombang cahaya, jarak merambatnya dan lingkungannya.
Semakin terang sumber cahaya semakin besar kecepatan cahaya. Semakin besar
panjang gelombangnya semakin besar kecepatan cahaya. Semakin dekat jarak yang
ditempuh cahaya semakin besar kecepatannya. Di tempat yang gelap, cahaya lebih cepat
merambat
Kata kunci : miskonsepsi, cahaya
I. PENDAHULUAN
Cahaya merupakan salah satu bentuk energi alam yang sangat bermanfaat dalam proses
melihat. Tanpa cahaya kita tidak dapat melihat apapun juga.
Melalui pengalamannya, seseorang dapat membangun sendiri tentang konsep-konsep yang
berhubungan dengan cahaya. Persoalannya, bangunan konsep ini belum tentu sesuai dengan yang
dimaksud dalam bahan pelajaran di sekolah. Jika hal ini tidak diketahui oleh guru maka, siswa
akan mengalami kesulitan belajar materi berikutnya.
Sangatlah sulit bagi seorang guru ketika mengajar tanpa memperhatikan pengetahuan awal
siswanya. Pembelajaran yang berhasil harus dilakukan dengan menggali pengetahuan awal siswa.
Pengetahuan awal yang salah harus dibereskan lebih dahulu, baru kemudian melanjutkan materi
berikutnya. Jika kesalahan ini tidak dibenahi, maka akan mengganggu siswa dalam mempelajari
materi berikutnya.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sejauh mana siswa memahami tentang
perambatan cahaya dan kecepatan cahaya. Dengan penelitian ini diharapkan dapat membantu guru
menyadari kesalahan siswa dan dapat digunakan untuk merencanakan pembelajaran yang dapat
mengatasi masalah tersebut.
PF-225
Rodemtus R.Bintoro,dkk / Konsepsi Mahasiswa Mengenai…
II. DASAR TEORI
Cahaya yang merupakan Gelombang Elektromagnet dapat merambat tanpa bantuan
medium. Cahaya merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3.108 m/detik, artinya: dalam
waktu 1 detik, cahaya merambat sejauh 3.108 m. Ini merupakan kecepatan maksimum cahaya.
Dalam medium yang lebih rapat, cahaya merambat lebih lambat. Kecepatan rambat cahaya hanya
dipengaruhi oleh medium dimana cahaya merambat dan bukan oleh faktor lain. Kerapatan medium
dinyatakan dengan indeks bias bahan. Indeks bias merupakan perbandingan antara cepat rambat
cahaya di udara dengan cepat rambat cahaya di suatu medium. Semakin besar indeks biasnya
semakin rapat bahannya.
λ
Intensitas cahaya besarnya A2 atau Amplitudo2.
Sedangkan λ merupakan warma warni cahaya. Mata kita hanya dapat melihat cahaya dengan
panjang gelombang antara 400 nm – 700 nm. Panjang gelombang 400 nm adalah warna biru dan
panjang gelombang 700 nm adalah warna merah
Dalam proses melihat, cahaya dari sumber cahaya mengenai benda, kemudian dipantulkan
masuk ke mata kita. Jadi sesuatu yang kita lihat adalah citra dari pantulan cahaya tiap titik benda
ketika benda tersebut mendapat cahaya dari sumber cahaya
III. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi penelitian ini menggunakan metode deskriptif kualitatif, artinya data hasil penelitian
dianalisa secara kualitatif tanpa menggunakan statistik.
3.1 Sampel
Sampel yang digunakan adalah mahasiswa Pendidikan Fisika dan Pendidikan Matematika tahun
pertama Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Sampel
tersebut telah belajar tentang cahaya ketika di SMA.
3.2. Alat Pengumpul data:
Alat pengumpul data berupa Test Diagnostik yang disusun khusus untuk mengetahui pikiran siswa
tentang jalannya cahaya dalam proses melihat, perambatan cahaya dan kaitannya dengan
lingkungan , kecepatan cahaya dan kaitannya dengan amplitudo, panjang gelombang cahaya, jarak
sumber cahaya dan pengamat
3.3. Prosedur Penelitian
I.
Menyusun instrumen penelitian berupa Tes Diagnostik
II.
Tes Diagnostik diberikan kepada sampel untuk dijawab
III.
Jawaban direkam dalam tabel
IV.
Jawaban dianalisis menggunakan metode deskriptif kualitatif
PF-226
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 16 Mei 2009
IV. DATA DAN ANALISA DATA
4.1. Tabel data hasil penelitian:
Pendidikan Fisika
Soal No.
1
2
3
4
5
6
7
Prosentase jawaban option (%)
A
B
C
0,0
81,5
18,5*
70,4
18,5
11,1*
3,7
11,1
85,2*
0,0
74,0
25,9*
44,4
11,1
44,4*
0,0
44,4
55,5*
44,4
7,4
48,1*
Pendidikan Matematika
Soal No.
1
2
3
4
5
6
7
Prosentase jawaban option (%)
A
B
C
8,0
84,0
8,0*
55,5
28,0
8,0*
0,0
20,0
80,0*
20,0
68,0
12,0*
56,0
28,0
16,0*
12,0
68,0
20,0*
80,0
4,0
16,0*
Keterangan : * Jawaban benar
Analisa dan pembahasan
Soal no.1 mengenai pengaruh intensitas lingkungan terhadap kecepatan cahaya. Dari jawaban
sampel, diperoleh hasil yang menarik yaitu 81,5% (P. Fisika) dan 80% (P. Matematika) menjawab
bahwa ditempat yang gelap cahaya merambat lebih cepat daripada di tempat yang lebih terang.
Hanya 18,5% (P. Fisika) dan 8% (P.Matematika) yang menjawab benar bahwa kecepatan cahaya
tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya lingkungannya.
Soal no.2 mengenai pengaruh warna terhadap kecepatan cahaya. Dari jawaban sampel
diperoleh hasil bahwa 70,4% (Pendidikan Fisika) dan 55,5% (Pendidikan Matematika) menjawab
bahwa cahaya merah merambat lebih cepat daripada cahaya biru, 18,5% (P.Fisika) dan 28%
(P.Matematika) menjawab sebaliknya yaitu cahaya biru merambat lebih cepat daripada cahaya
merah dan hanya 11,1% (P.Fisika) dan 8% (P.Matematika) menjawab benar yaitu kecepatan
cahaya tidak dipengaruhi oleh panjang gelombangnya.
Soal no.3. mengenai jalannya cahaya ketika melihat benda. Dari jawaban sampel diperoleh
hasil bahwa masih ada 11,1% (P.Fisika) dan 20% (P.Matematika) yang menjawab bahwa untuk
melihat suatu benda dikeluarkan cahaya dari mata menuju ke mata.
Soal no.4. mengenai pengaruh jarak sumber cahaya terhadap pengamat. Dari hasil
penelitian diperoleh jawaban bahwa 74% (P.Fisika) dan 68% (P.Matematika) menganggap bahwa
semakin dekat jarak sumber cahaya terhadap pengamat semakin besar kecepatan cahaya. Hanya
25,9% (P.Fisika) dan 12% (P.Matematika) manjawab benar bahwa kecepatan cahaya tidak
dipengaruhi oleh jarak sumber cahaya terhadap pengamat.
PF-227
Rodemtus R.Bintoro,dkk / Konsepsi Mahasiswa Mengenai…
Soal no.5 mengenai pengaruh intensitas sumber cahaya terhadap kecepatan cahaya. Dari
hasil penelitian diperoleh bahwa 44,4% (P.Fisika) dan 56% (P.Matematika) menjawab bahwa
semakin besar intensitas sumber cahaya semakin besar kecepatan cahaya. 11% (P.Fisika) dan 28%
(P. Matematika) yang berpikir sebaliknya yaitu semakin redup sumber cahaya semakin besar
kecepatan cahaya. Sedangkan 44,4% (P.Fisika) dan 16% (P.Matematika) menjawab benar bahwa
kecepatan cahaya tidak dipengaruhi oleh intensitas sumber cahaya.
Soal no.6. mengenai pengaruh intensitas cahaya terhadap perambatan cahaya. Dari hasil
penelitian diperoleh hasil bahwa 44,4% (P.Fisika) dan 68% (P.Matematika) menjawab bahwa di
tempat yang terang cahaya merambat tapi tidak sampai ke mata. Bahkan mahasiswa matematika
ada yang menjawab bahwa cahaya tidak merambat di tempat yang terang.
Soal no.7. mengenai pengaruh intensitas lingkungan terhadap kecepatan cahaya. Dari hasil
penelitian diperoleh bahwa 44,4% (P.Fisika) dan 80% (P.Matematika) menjawab bahwa cahaya
matahari merambat lebih cepat pada siang hari dibanding sore hari.. Hanya 48% (P.Fisika) dan
16% (P. Matematika) yang menjawab benar bahwa tidak peduli siang atau sore, kecepatan cahaya
matahari sama.
Dari jawaban sampel diperoleh bahwa masih ditemukan kesalahan tentang jalannya cahaya
dalam proses melihat yaitu untuk melihat suatu benda, dikeluarkan cahaya dari mata. Hal ini sama
dengan pemikiran orang-orang Yunani jaman dahulu yang menyamakan melihat seperti tangan
yang harus aktif mendatangi benda yang akan disentuh. Maka untuk melihat, mata harus aktif
mengeluarkan cahaya mendatangi benda yang akan dilihatnya.
Dari jawaban soal no.6 bahwa pada siang hari cahaya lilin merambat tetapi tidak sampai
ke mata, ini menunjukkan bahwa mahasiswa berpikir jika cahaya itu dapat dilihat maka cahaya itu
merambat, tetapi jika cahaya itu tidak dapat dilihat, maka cahaya itu tidak merambat. Padahal,
apakah kita mengetahui bahwa cahaya sedang merambat atau tidak tergantung pada apakah
sepanjang perjalanannya ada benda-benda yang memantulkan atau tidak. Jika ada benda-benda
yang memantulkan berarti kita tahu bahwa cahaya merambat disitu. Selain itu, meskipun ada
benda-benda yang memantulkan, tapi jika lingkungannya berbeda (terang atau redup), maka ini
menyangkut masalah kontras. Semua ini menyangkut Amplitudo gelombang cahaya. Mereka lupa
bahwa kecepatan cahaya itu tidak ada hubungan dengan Amplitudo gelombang cahaya tapi
ditentukan oleh medium dimana cahaya itu merambat
Kecepatan cahaya hanya ditentukan oleh kerapatan medium yang dilalui oleh cahaya
tersebut. Cahaya merambat paling cepat di ruang hampa (medium renggang). Semakin rapat
mediumnya, semakin kecil kecepatan cahaya tersebut.
Ternyata teori ini tidak benar-benar dipahami oleh mahasiswa. Jawaban mereka menunjukkan
bahwa ada banyak faktor yang mempengaruhi kecepatan cahaya.
Dari jawaban bahwa cahaya lilin merambat lebih cepat di ruang yang gelap, ini berarti mereka
berpikir bahwa intensitas lingkungan mempengaruhi kecepatan cahaya. Di tempat yang gelap,
cahaya lilin lebih tampak daripada di ruang yang terang. Cahaya yang semakin bisa diamati berarti
bergerak semakin cepat.
Selain intensitas lingkungan, kecepatan cahaya juga ditentukan oleh intensitas sumber
cahaya. Semakin besar intensitasnya (terang), semakin besar kecepatan cahaya. Dari dua hal ini
dapat disimpulkan bahwa sampel masalah intensitas yang berhubungan dengan amplitudo
gelombang cahaya tidak cukup dapat dibedakan dengan kecepatan cahaya yang berhubungan
dengan panjang gelombang, frekwensi cahaya serta kaitannya dengan medium yang dilaluinya.
Dari soal no.7 yang menanyakan pengaruh panasnya sumber cahaya terhadap kecepatan
cahaya, diperoleh hasil yang menarik bahwa sumber cahaya yang lebih panas bergerak lebih cepat
daripada sumber cahaya yang lebih redup. Sekali lagi ini berhubungan dengan intensitas.
Sebagian besar sampel juga berpikir bahwa warna cahaya yang berbeda, kecepatannya juga
berbeda. Cahaya merah bergerak lebih cepat daripada cahaya biru. Warna berhubungan dengan
PF-228
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 16 Mei 2009
panjang gelombang (λ). Panjang gelombang merah lebih panjang daripada panjang gelombang
biru. Jadi mereka berpikir bahwa semakin panjang λ , semakin besar kecepatannya.
Selain itu jarak sumber cahaya terhadap pengamat juga mempengaruhi besarnya
kecepatan cahaya. Ini dapat dilihat dari sebagian besar jawaban bahwa semakin dekat jarak sumber
cahaya terhadap pengamat semakin besar kecepatan cahaya. Ini berarti mereka tidak bisa
membedakan antara waktu tempuh cahaya dengan kecepatan cahaya.
Secara keseluruhan, kecenderungan jenis kesalahan yang dialami oleh mahasiswa
Pendidikan Fisika dan Pendidikan Matematika hampir sama, meskipun prosentasenya berbeda. Jadi
kesalahan ini bersifat universal
V.
KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa ditemukan keslahan konsep tentang cahaya
sebagai berikut:
a. Dalam proses melihat, mata mengeluarkan cahaya
b. Merambat tidaknya cahaya tergantung apakah cahaya tersebut dapat dilihat mata atau tidak
c. Kecepatan cahaya ditentukan oleh intensitas sumber cahaya, intensitas lingkungannya,
panasnya sumber cahaya, warna cahaya (panjang gelombang) dan jarak sumber cahaya
terhadap pengamat.
VI.
SARAN:
Berdasarkan hasil temuan penelitian ini, diharapkan dapat membantu para guru fisika
untuk dapat lebih memperhatikan pengetahuan awal siswa sebelum mengajar. Rencana
Pembelajaran yang dibuat berdasarkan pengetahuan awal siswa akan lebih berhasil dalam
menanamkan pengetahuan kepada peserta didik.
Daftar Pustaka:
•
•
•
•
Halliday, David.1985.Fisika Jilid I.Jakarta: Erlangga
Hewitt, Paul G. 1985. Conceptual Physics. Toranto : Little, Brown dan Company
Van den Berg, Euwe. 1991. Miskonsepsi Fisika dan Remediasi. Salatiga : Universitas
Kristen Satya Wacana
Van Huis Cor ; Van Klinken Gerry. 1993. Optika Geometri. Salatiga : Universitas Kristen
Satya Wacana
LAMPIRAN :
SOAL TES DIAGNOSTIK TENTANG CAHAYA
1. Dua buah lilin yang sama dinyalakan , lilin yang pertama di letakkan di luar yang cahayanya
sangat terang. Sedangkan lilin yang ke-2 diletakkan di dalam ruangan yang gelap. Menurut
kamu, cahaya manakah yang akan terlebih dahulu sampai kemata kita sebagai pengamat ?
a. Cahaya lilin ke-1
b. Cahaya lilin ke-2
c. Sama
2. Di dalam spectrum warna (mejikuhibiniu) antara warna merah dan warna biru , warna yang
manakah yang kecepatan rambatnya lebih besar?
a. Warna merah
b. Warna biru
c. Sama
PF-229
Rodemtus R.Bintoro,dkk / Konsepsi Mahasiswa Mengenai…
3. Bagaimana jalannya sinar sehingga benda dapat terlihat oleh mata ?
a.
c.
b.
4. Sebuah mobil terletak pada jarak 10 meter dari pengamat, sedangkan mobil yang ke-2
terletak pada jarak 1 meter dari pengamat. Diantara kedua mobil tersebut, cahaya dari mobil
manakah yang lebih cepat sampai ke mata pengamat ?
a. Sama
b. Mobil yang berjarak 10 meter
c. Mobil yang berjarak 1 meter
5. Dua buah mobil terletak pada jarak yang sama yaitu 10 meter dari pengamat. Mobil yang ke1 cahaya lampunya lebih terang dibandingkan mobil yang kedua. Diantara kedua mobil
tersebut, cahaya dari mobil manakah yang lebih cepat sampai kemata pengamat ?
a. Yang terang cahaya
b. Yang redup cahayanya
c. Keduanya sama
6. Di bawah sinar matahari, kita tidak bisa melihat cahaya lilin (nyalanya bisa dilihat tetapi
cahaya tidak). Menurut anda, apakah cahaya lilin tersebut merambat atau tidak ?
a. Tidak merambat
b. Merambat
c. Merambat tetapi tidak sampai ke mata
7. Mengapa pada saat siang hari, cahaya matahari terasa lebih panas dibandingkan sore hari ?
a. Cahaya siang hari lebih cepat daripada sore hari
b. Cahaya sore lebih cepat daripada siang hari
c. Sama cepat
PF-230